HXD 3B 机车6A系统转向架改造技术
关大伟，姜 涛
（大连机车车辆有限公司，辽宁大连 160022）
摘 要：介绍了HXD3B机车加装机车车载安全防护系统的技术、工艺方案，组织完成二年检试改工作，在试改工作基础上，完成改造方案。HXD3B机车走行部是Co-Co，有2个转向架，共6条轮对，每条轮对上有6个监测点，每个监测点需要安装一个复合传感器，检测振动、温度、冲击。走行部监测系统改造的主要问题集中在驱动装置传感器的安装方式上，由于新造机车没有预留本系统的安装位置，所以需要在这些位置进行相应的改造。由于HXD3B驱动装置齿轮箱体及滚动抱轴箱体采用球墨铸铁材料，对焊接工艺要求超高，难以实现批量生产。为解决这一难题，达到满足机车运用安全，降低成本，提高效率的目的，传感器安装方式采用转接螺栓连接方式。
关键词：铁路运输；车辆工程；6A系统；转向架；转接螺栓
1 HXD3B机车6A系统转向架改造的目标
1.1 目标
按照中国铁路总公司的统一部署要求，大连机车车辆有限公司负责制定HXD3B机车加装机车车载安全防护系统（以下简称6A系统）[1]的技术、工艺方案，组织完成二年检（或在段）试改工作，在试改工作基础上，完成二年检机车和在段改造方案。
1.2 6A系统介绍
6A系统是针对机车运行过程中危及安全的重要事件、重点部件和部位，在前期已有的各分散机车安全设备的基础上，完善功能、综合集成，形成完整的系统性、平台化的安全防护装置，提高机车防范安全事故的能力。
6A系统由中央处理平台和6个子系统构成，分别是中央处理平台集合机车空气制动安全监测子系统（ABDR）、机车防火监控子系统（AFDR）、机车高压绝缘检测子系统（AGDR）、机车列车供电监测子系统（APDR）、机车走行部故障监测子系统（ATDR）、机车自动视频监控及记录子系统（AVDR），实现综合诊断、统一存储、集中显示和车地通信等功能[2]。
2 背景
2.1 现状
HXD3B机车走行部是Co-Co，有2个转向架，共6条轮对，每条轮对上有7个监测点，每个监测点需要安装一个复合传感器，检测振动、温度、冲击。这样就必须在轮对的轴箱、抱轴箱、齿轮箱上的指定位置安装复合传感器。任务时间紧：2014年3月16日接到中铁总运机技术函〔2014〕94号，要求2014年6月完成首台机车改造任务。难度大：由于新造机车没有预留本系统的安装位置，所以需要在这些位置进行相应的改造。
作者简介：关大伟，男，硕士，高级工程师。
2.2 难点
由于HXD3B驱动装置在设计时，未预留传感器安装孔，也无合适的孔替代传感器安装孔。在驱动装置外壳上加工传感器安装孔加工存在以下难度：
采用机床钻孔的方式，首先需将电机拆下，驱动装置解体，单独对齿轮箱体及滚动抱轴承轴承箱进行钻孔。轴承因解体的原因需进行检修，存在可能破坏的风险，拆解、恢复及加工成本很高。
如仅仅将电机拆下，对驱动装置钻孔，考虑采用磁力钻钻孔的方式，仅仅滚动抱轴承轴承箱表面可采用磁力钻钻孔，且该方法无法保证加工精度要求，齿轮箱体受加工角度，表面形状等因素限制，无法采用磁力钻进行加工，对操作者要求较高，且因壁厚等原因，存在钻漏箱体最终导致箱体报废的风险。
该方案无法实现在段的批量改造，只能结合二年检返厂改造。
3 设计方案
3.1 方案执行方式
结合二年检过程进行走行部车载安全监测系统改造。将转向架与车体分离并推出并解体，单独进行转向架改造。
3.2 改造准备
需对电机、驱动装置及轴箱体单独进行传感器安装座及传感线安装座的改造。将电机拆下，对电机非传动端端盖进行改造，传感器安装螺孔尺寸为M12×16mm，螺孔顶部按照传感器倒角尺寸倒角，加工位置参见图1所示，并利用电机外壳上原有的M6螺孔加装传感线固定线卡用来固定驱动装置上通过的传感线（或使用扎线带沿电机速度传感器信号线走向捆扎固定）。
传感器安装座改造：驱动装置传感器安装座的改造采用加工特制转接螺栓（图2）替换轴承附近安装螺栓的方案，在驱动装置的指定位置安装带有传感器安装座的特制螺栓，特制螺栓需具有与被替换螺栓相同的性能及强度等级要求。运用金属导体与共振解调技术[3]，螺栓可以起到了温度导体、振动导体、共振导体的作用，能够有效地传导温度、冲击及振动信号。
图1 电机非齿侧传感器安装位置及安装孔改造方案
驱动装置传感器安装座的改造采用加工特制转接螺栓（图2）替换轴承附近安装螺栓的方案，在驱动装置的指定位置安装带有传感器安装座的特制螺栓，特制螺栓需具有与被替换螺栓相同的性能及强度等级要求。运用金属导体与共振解调技术[3]，螺栓可以起到了温度导体、振动导体、共振导体的作用，能够有效地传导温度、冲击及振动信号。
图2 特制转接螺栓示意
将电机主动齿轮附近端盖指定位置的M10×25自锁螺钉替换为特制转接螺栓1，将从动齿轮附近端盖指定位置的M12×55自锁螺钉替换为特制转接螺栓2，将滚动抱轴承指定位置的螺堵M16替换为特制转接螺栓3，紧固力矩按表1执行。特制螺栓安装位置如图3所示。
图3 特制转接螺栓安装位置示意
表1 特制转接螺栓紧固力矩
为方便安装传感器，并避免安装后传感器与传感线弯折角度小于90°影响信号传导，允许使用调整垫片（图4）。调整特制转接螺栓上的安装孔方向，调整垫片规格如表2所示。根据实际情况选配合适厚度的垫片，增加垫片时需按工艺文件要求涂抹TS802金属黏结剂。
图4 调整垫片
表2 特制转接螺栓调整垫片规格
传感线固定座改造要按图纸要求在齿轮箱体表面相应位置加工螺纹孔（注意不要将齿轮箱体钻漏），安装传感线固定线卡。严禁私自在驱动装置上进行任何焊接作业来代替上述方案。轴箱体上未加工传感器安装孔，采用注油孔安装传感器转接座的方案加装传感器。按图5要求加工轴箱体传感器转接座，对轴箱体注油孔部位进行打磨，除去表面油漆，清洁无杂质，要求清洁时对注油孔进行封堵，避免杂质进入轴箱体，安装时需按工艺文件及图6要求，涂抹TS802金属粘结剂，传感器转接座紧固力矩20N·m。
图5 轴箱体传感器转接螺栓
图6 轴箱体传感器转接座安装位置示意
3.3 划线及构架附件焊接
按改造布线方案中要求对构架需要加装焊接件的位置进行划线。
对焊接位置进行打磨并按要求焊接相应焊接件，焊后需消除焊接应力。
3.4 布线注意事项
如传感器探头旋入相应的螺纹孔比较紧导致无法旋入时，需先使用丝锥对螺纹孔攻丝；传感器探头需完全旋入安装孔内，保证传感器根部锥面与安装孔锥面紧密贴合。轴箱传感器安装时，需将传感线拉直再进行固定，防止传感线过松与轴箱弹簧接磨。布线时，在保证可靠的前提下，尽可能使走线统一、美观。如果线有余量，采取集中捆扎的方法，将余量集中到数据前置处理器附近。
数据前置处理器。
有固定编号和传感器位置编号，每轴的数据前置处理器不能调换位置，每条轴的传感器测点和数据前置处理器相对应的接口也不能互换，否则会出现测点位置错误。数据前置处理器出线处的航空插头必须固定，并且牢固可靠，尽量保证布线美观，同时满足功能要求。
传感器。
传感器用力矩扳手拧紧，拧紧力矩为20N·m。传感器的安装必须就近在近转向架、电机或抱轴上进行固定，转接线航空插头必须固定，且两端均须绑扎或固定，须绑扎或固定在金属软管或航空插头壳体上，而不能绑扎到无防护的电缆上
4 结论
本方案操作简单，易实现，且可实现在段改造。该方案选择的安装位置均靠近轴承，能够有效地传导温度、冲击及振动信号。从HXD3B0114机车二年检开始改造，经过试运行，到段运行效果显示，改造后的6A系统能够有效地传导温度、冲击及振动信号，完全满足6A系统改造的总体要求。
参考文献
[1]李群峰，慕元鹏，张瑞芳，等.机车车载安全防护系统（6A系统）可靠性设计与试验[J].中国铁路，2012（12）：11-17.
[2]申瑞源.机车车载安全防护系统（6A系统）总体方案研究[J].中国铁路，2012（12）：1-6.
[3]唐德尧，王平，王定晓，等.共振解调技术在设备故障诊断与维修中的应用[J].机械设计与制造，2007（11）：44-45.